[实用新型]一种超低频补偿的振动传感器

说明书

本实用新型涉及一种超低频补偿的振动传感器，包括壳体和壳体内部的功能模块，特点是：功能模块包括磁电式检波器、补偿电路和积分放大电路，磁电式检波器包括惯性线圈、弹簧和阻尼，补偿电路由若干数量的电阻、电容和运算放大器组成，积分放大电路包括积分电路、高通隔直电路和放大电路。本实用新型通过对磁电式检波器进行超低频补偿，在补偿超低频段信号的同时提升了频率上限，使超低频信号检测的有效范围拓宽至0.3～300Hz，并且通过对积分放大电路的电路设计基本消除了直流信号对传感器使用和数据分析的影响，使传感器的输出达到了最佳效果。

技术领域

本实用新型涉及机械振动检测技术领域，特别是指一种超低频振动信号检测的传感器。

背景技术

超低频振动是一种常见的物理现象，在低速旋转机械的运行时尤为显著，例如，大中型水轮发电机组的转速普遍较低，转动频率基本处于1～10Hz，而水轮发电机尾部的水管因水涡流引起的振动频率更低，只有发电机组转动频率的1/6～1/3。此外，水轮发电机组的其他部位在甩负荷过程中产生的振动信号频率会更低，通过有效的检测这些超低频的信号可以预防水轮机组的振动故障，因此需要一种能在超低频率下有效检测振动信号的传感器。目前市场上提供的磁电式振动速度检波器的机械固有频率约为10Hz左右，而检测目标的频率范围为0.3～10Hz,若不对检波器进行低频段补偿，则难以直接应用于水轮发电机组的信号检测中。有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种超低频补偿的振动传感器。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理、检测灵敏、数据准确，可直接应用于水轮发电机组信号检测的超低频补偿的振动传感器。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该低频补偿的振动传感器，包括壳体和位于壳体内部的功能模块，所述壳体上设有接线端，其特征在于：所述功能模块包括磁电式检波器、补偿电路和积分放大电路，所述磁电式检波器包括惯性线圈、弹簧和阻尼，所述惯性线圈的中心设有磁体，所述补偿电路与磁电式检波器连接，补偿电路由若干数量的电阻、电容和运算放大器组成，所述积分放大电路包括积分电路、高通隔直电路和放大电路，所述高通隔直电路位于积分电路和放大电路之间。本实用新型的传感器通过接线端连接在导线上，接线端上加工有外螺纹，能与导线接头实现螺纹连接，便于传感器的拆装和更换，功能模块中的磁电式检波器用于检测振动信号，当振动发生时，磁电式检波器的惯性线圈在弹簧弹力和阻尼力的作用下将与传感器的壳体实现相对运动，通过建立数学模型，能够得出在振动平衡状态下的磁电式检波器的输出电压、惯性线圈与传感器壳体的相对运动速度、振动频率三者的线性关系。补偿电路用于补偿磁电式检波器的机械固有频率和机械阻尼系数以拓宽其频域范围，使磁电式检波器在低频域也能输出线性电压。积分放大电路中的积分电路用于将速度信号转换为位移信号，高通隔直电路用于消除积分电路产生的直流信号，放大电路用于对位移信号进行再次放大，放大电路选用产生直流信号小的运算放大器，与高通隔直电路配合使传感器的输出达到最佳效果。

作为优选，本实用新型的磁电式检波器的阻尼系数为0.69，固有频率为10Hz。

作为优选，本实用新型的补偿电路采用串联补偿的形式。电路补偿主要有反馈补偿与串联补偿两种形式，而反馈补偿在降低自然频率的同时也会降低阻尼比，导致稳定性变差，易产生振荡，因此，本实用新型采用串联补偿的形式。

作为优选，本实用新型的补偿电路各电容的电容值均相同，各运算放大器的同相输入端均与地线连接。将各电容值设计为同一值和各运算放大器的同相输入端接地均是为了便于电路设计。

作为优选，本实用新型的积分电路采用惯性积分电路。由于使用普通积分电路时会产生部分直流信号，直流信号经过放大后会增大引起信号失真，使输出的位移信号产生直流偏置，影响传感器的使用和数据分析，因此采用惯性积分电路以减小直流信号。